《食品科学》：湘潭大学陶能国教授等：香茅醛对指状青霉孢子麦角固醇合成的影响

柑橘贮藏和运输期间较易发生果实侵染性病害，造成重大经济损失。其中，指状青霉（Penicillium digitatum）侵染引起的绿霉病是柑橘主要贮藏期真菌病害。植物精油是一类具有良好抑菌活性、不易诱导致病菌产生耐药性的天然活性物质，已被广泛证明对多种果蔬采后致病菌具有较好的抑制作用。香茅醛是存在于香茅油和桉叶油等多种植物精油中的芳香组分，对多种致病真菌具有显著抑菌效果。

湘潭大学化工学院的陶能国，蒙奎贤，于浩淼等对香茅醛对指状青霉抑霉唑敏感菌株Pds01和抑霉唑抗性菌株Pdw03麦角固醇的影响进行了探讨，以期为柑橘采后绿色防腐保鲜剂的开发提供理论参考。

1.香茅醛对Pds01与Pdw03孢子萌发的抑制作用

培养18 h后，Pds01和Pdw03对照组孢子完全萌发，而不同含量香茅醛处理组孢子萌发均受到显著抑制，但Pds01和Pdw03间抑制效果存在差别。对Pds01而言，0.8 µL/mL和1.6 µL/mL香茅醛处理18 h后其孢子萌发率分别为52.39%和31.87%（图1A）。香茅醛对Pdw03抑制效果弱于Pds01，1.6 µL/mL处理组孢子萌发率为65.66%，而3.2 µL/mL和6.4 µL/mL香茅醛处理孢子萌发率分别为48.48%和28.34%（图1 B）。根据以上结果，选择接近半抑制浓度效果的0.8 µL/mL和3.2 µL/mL香茅醛进行后续实验。

2 香茅醛处理后Pds01与Pdw03孢子萌发曲线

图2结果表明，培养18 h后，Pds01和Pdw03对照组孢子完全萌发，0.8 µL/mL和3.2 µL/mL香茅醛处理能够显著抑制孢子萌发。对于Pds01来说，培养9 h后，处理组萌发率为26%，显著低于对照组的44%（P＜0.05），说明此时香茅醛对孢子萌发产生抑制；18 h后，处理组萌发率为49.33%，此时对照组孢子完全萌发（图2A）。对Pdw03而言，虽然香茅醛的抑制浓度高于Pds01，但是培养6 h后处理组萌发率（7.78%）低于对照组（16.57%），说明其孢子在萌发过程中对香茅醛更加敏感；培养18 h后，对照组孢子完全萌发，此时处理组孢子萌发率仅为50.99%（图2B）。

3 香茅醛对指状青霉孢子麦角固醇与羊毛固醇含量的影响

Pds01对照组和处理组麦角固醇含量均在培养前10 h急剧下降，10 h后缓慢上升，但培养10 h和18 h时，处理组麦角固醇含量均显著低于对照组（P＜0.05）。培养10 h，香茅醛处理组麦角固醇含量为（0.61±0.04）mg/g，仅为对照组的1/3；18 h香茅醛处理组麦角固醇含量升至（0.84±0.09）mg/g，约为对照组的1/4（图3A）。Pdw03对照组麦角固醇含量在培养前10 h急剧下降（P＜0.05），10 h后迅速上升，而处理组麦角固醇含量随着时间延长，含量持续降低。在培养10 h和18 h，处理组麦角固醇含量均显著低于对照组（P＜0.05）。培养10 h，香茅醛处理组麦角固醇含量降至（0.76±0.14）mg/g，仅为对照组的1/3；18 h香茅醛处理组麦角固醇含量降至（0.54±0.03）mg/g，仅为对照组的1/14（图3B）。

Pds01对照和处理组的羊毛固醇含量在10 h之前均先快速上升，10 h后均逐渐下降，但处理组羊毛固醇含量均显著高于对照组（P＜0.05）。培养10 h，对照组和处理组羊毛固醇含量均达到峰值，含量分别为（2.98f0.34）mg/g和（4.12±0.27）mg/g（图3C）。Pdw03对照和处理组的羊毛固醇含量在10 h之前均快速上升，10 h后对照组迅速下降，处理组随时间延长缓慢上升，但处理组羊毛固醇含量显著高于对照组，且含量峰值出现的时间存在差别。对照组含量在培养10 h达到峰值（3.26±0.03）mg/g，随后其含量急剧下降。处理组羊毛固醇含量峰值（3.94±0.34）mg/g出现在培养18 h，约为对照组的2.40 倍（图3D）。

4 香茅醛对Pds01和Pdw03孢子麦角固醇合成关键基因表达的影响

为验证麦角固醇和羊毛固醇含量结果，进一步通过real-time PCR，分析香茅醛处理对指状青霉孢子萌发过程中麦角固醇生物合成途径关键基因表达的影响。如图4A所示，香茅醛处理Pds01孢子后，除ERG11表达基本不受影响外，其余6 个关键基因表达均受到显著影响。其中，ERG3基因表达随着处理时间延长受到明显抑制；ERG6基因表达在培养10 h有小幅上升，但与对照无显著差异（P＞0.05），随着培养时间延长到18 h，其表达量显著低于对照组；ERG5、ERG7、ERG9和ERG26的基因表达在培养10 h均显著高于对照组，随着时间延长出现下降趋势，至18 h ERG7和ERG9基因表达量显著高于对照，而ERG5和ERG26基因表达量与对照基本持平。

香茅醛处理Pdw03孢子后，ERG3、ERG6基因表达和Pds01孢子相应基因表达存在类似趋势（图4B），但其余5 个关键基因表达量趋势有所不同。处理组ERG5、ERG7、ERG9和ERG11基因表达量在10 h均显著高于对照组（P＜0.05），但ERG5、ERG7和ERG11基因表达随时间延长出现下降趋势，而ERG9基因表达呈上升趋势；至18 h时，处理组ERG5和ERG7基因表达显著低于对照组（P＜0.05），而ERG9和ERG11基因表达量与对照组基本持平。

本研究结果发现，经过香茅醛处理，Pds01和Pdw03孢子萌发率显著降低，麦角固醇含量和羊毛固醇含量呈现趋势互补，其主要抑制的基因靶标位点也有相似结果。 香茅醛处理能显著降低Pds01和Pdw03孢子麦角固醇含量，使羊毛固醇大量堆积。 表明麦角固醇合成途径中某些羊毛固醇代谢关键基因可能被抑制。

课题组前期研究发现，柠檬醛处理Pds01后，ERG7基因的表达被激活，而ERG3、ERG5、ERG6和ERG11基因的表达被抑制，其中ERG11基因是导致麦角固醇含量降低的关键基因。与柠檬醛不同的是，香茅醛处理Pds01和Pdw03孢子并未导致ERG11表达受到抑制，表明香茅醛对Pds01和Pdw03孢子的作用位点可能不是ERG11，说明不同类型萜类物质对真菌麦角固醇途径的调控位点存在差异。

图4结果表明，香茅醛处理显著抑制Pds01和Pdw03孢子麦角固醇合成通路中ERG3基因的表达，随着时间的延长抑制作用更加明显。香茅醛还可以使Pds01孢子中的ERG9和Pdw03孢子中ERG5基因表达提前达到峰值，随后表达量逐渐下降，这可能与Pdw03中ERG11基因启动子部分的插入突变以及麦角固醇通路中部分基因应答香茅醛形成的逆境有关。香茅醛处理后Pds01和Pdw03孢子中ERG6和ERG5基因加速上调表达，ERG7、ERG9、ERG26基因表达量随即上调，ERG7和ERG26随着时间的延长表达量又迅速下降，而Pdw03中的ERG9基因继续上调表达，这可能是为了补偿因ERG3基因表达量受到抑制对麦角固醇合成造成的不利影响，但并不能完全弥补由于ERG3下调带来的麦角固醇损失，随着时间延长，这一现象表现更为明显，最终表现为麦角固醇合成途径受阻，羊毛固醇堆积含量增加，麦角固醇含量显著降低（图3）。

结 论

香茅醛能显著抑制指状青霉Pds01和Pdw03孢子麦角固醇生物合成，从而抑制Pds01和Pdw03孢子萌发，其作用机制主要与香茅醛处理能抑制ERG3基因表达有关，说明ERG3基因很可能是香茅醛抑制孢子萌发的潜在靶标位点。

本文《香茅醛对指状青霉孢子麦角固醇合成的影响》来源于《食品科学》2023年44卷第12期108-114页，作者：陶能国，蒙奎贤，于浩淼，欧阳秋丽。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220614-139。点击下方 阅读原文 即可查看文章相关信息。

实习编辑；中国农业大学食品科学与营养工程学院 崔芯文；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网。

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